Коаксиально-полосковый соединитель антенной решетки Советский патент 1992 года по МПК H01Q23/00 

(Л

С

Использование: высокочастотная интегральная техника и полосковые антенные реР, шетки. Сущность изобретения: коаксиаль- но-полосковый соединитель антенной решетки содержит диэлектрическую плату (ДП) 1, на одной стороне которой расположен металлический экран 2, а на другой - металлический полосковый проводник (МПП) 3 и коаксиальный фидер, продольная ось симметрии которого перпендикулярна ДП 1, при этом внешний проводник 4 коаксиального фидера подключен к металлическому экрану 2, а внутренний 5 через отверстие в ДП 1 к МПП 3. С целью улучшения согласования и уменьшения потерь от;

-ч

N (О О

верстие в ДП 1 выполнено диаметром, равным диаметру внешнего проводника 4 коаксиального фидера, через которое внешний проводник 4 коаксиального фидера продолжен до плоскости внешней поверхности ДП 1, введен дополнительный слой диэлектрика, расположенный между внешней поверхностью ДП 1 и МПП 3, при этом его центр совпадает с точкой пересечения внутреннего проводника 5 коаксиального фидера с плоскостью внешней поверхности ДП 1, размеры превышают диаметр отверстия в

Изобретение относится к высокочастотной интегральной технике и может быть ис- пользовано в полосковых антенных решетках.

Известен коаксиально-полосковый сое- динитель, содержащий диэлектрическую плату, на одной стороне которой расположено металлическое основание-экран, а на другой - металлический полосковый проводник, причем коаксиальный фидер в виде полужесткой коаксиальной линии пропущен через отверстия в основании-экране, а ее центральный проводник, соосный с поло- сковым проводником, гальванически соединен с ним.

Известен коаксиально-полосковый соединитель, содержащий диэлектрическую плату, на одной стороне которой расположен металлический экран, а на другой - полосковый прямоугольный излучатель, и коаксиальный фидер, продольная ось симметрии которого перпендикулярна диэлектрической плате, при этом внешний проводник коаксиального фидера подключен к металлическому экрану, а внутренний через отверстие в диэлектрической плате подключен к излучателю в расчетной точке.

Наиболее близким для предлагаемого технического решения является коаксиально-полосковый соединитель, содержащий диэлектрическую плату, на одной стороне которой расположен металлический экран, а на другой - металлический полосковый проводник, и коаксиальный фидер, продольная ось которого перпендикулярна ди- электрической плате, при этом внешний проводник коаксиального фидера подключен к металлическому полосковому проводнику.

Недостатками известного коаксильано- полоскового соединителя являются несогласованность фидера с полосковым

ДП 1, а толщина соизмерима с толщиной МПП 3. МПП 3 выполнен из двух участков: первого, имеющего постоянную ширину и расположенного на внешней поверхности ДП 1, и второго, размещенного на поверхности дополнительного слоя диэлектрика, закон измерения ширины которого обеспечивает плавное изменение волнового сопротивления по тракту передачи СВЧ-сигнала: коаксиальный фидер - МПП постоянной ширины. 1 ил.

проводником делителя в схеме питания излучателей антенной решетки (Кс™2:2); значительные потери энергии сигнала в объеме диэлектрической платы,поскольку внутренний - излучающий - проводник фидера проходит через объем диэлектрической платы без внешнего (экранирующего) проводника.

Цель изобретения - улучшение согласования и уменьшение потерь.

Цель достигается тем, что отверстие в диэлектрической плате выполнено диаметром, равным диаметру внешнего проводника коаксиального фидера, через которое внешний проводник коаксиального фидера продолжен до плоскости внешней поверхности диэлектрической платы, введен дополнительный слой диэлектрика, расположенный между внешней поверхностью диэлектрической платы и металлическим полосковым проводником, при этом его центр совпадает с точкой пересечения внутреннего проводника коаксиального фидера с плоскостью внешней поверхности диэлектрической платы, размеры превышают диаметр отверстия в диэлектрической плате, а толщина соизмерима с толщиной металлического полоскового проводника, металлический полосковый проводник выполнен из двух участков: первого, имеющего постоянную ширину и расположенного на внешней поверхности диэлектрической платы, и второго, размещенного на поверхности дополнительного слоя диэлектрика, закон изменения ширины которого обеспечивает плавное изменение волнового сопротивления по тракту передачи СВЧ-сигнала: коаксиальный фидер - металлический полосковый проводник постоянной ширины.

На чертеже приведена конструкция ко- аксиально-полоскового соединителя антенной решетки.

Коаксиально-полосковый соединитель антенной решетки содержит диэлектриче- скую плату (ДП) 1 с металлическим экраном

2на одной стороне и с металлическим поло- сковым проводником (МПП) 3, имеющим разрыв длиной L Продолжение вправо и влево на фиг. 1 МПП 3 разводят СВЧ-сигнал на схемы деления антенной решетки. Коаксиальный фидер, содержащий внешний 4 и внутренний 5 проводники, диэлектрик с диэлектрической проницаемость , пропущен через соосные отверстия в ДП 1 и в металлическом экране 2, причем внешний проводник 4 фидера подключен к металлическому экрану 2 пайкой 7; эта пайка 7 одновременно обеспечивает механическое закрепление коаксиального фидера на ДП 1 с металлическим экраном 2. На лицевую поверхность ДП 1 в разрыв МПП 3 установлен дополнительный слой диэлектрика 8 из тонкого гибкого диэлектрика, например из по- лиимида, с толщиной, соизмеримой с толщиной МПП 3 и диэлектрической проницаемостью ЈПр , причем размеры слоя диэлектрика 8 превышают диаметр отверстия в ДП 1, в частности слой диэлектрика 8 используется в форме круга диаметром 0 В, где В L С обратной стороны слой диэлектрика 8 клеем 9 присоединен к лицевой поверхности ДП 1. На лицевой стороне слоя диэлектрика 8 расположен дополнительный МПП 10, закон изменения ширины которого уз(0 обеспечивает плавное изменение волнового сопротивления по тракту передачи СВЧ-сигнала. коаксиальный фидер - МПП

3(с постоянной шириной). Пайками 11 и 12 дополнительный МПП 10 по торцам подклю- чается с концами правого и левого МПП 3. Поскольку толщина h слоя диэлектрика 8 сравнима с толщиной h МПП 3, то в местах подключения МПП Э и дополнительного МПП 10 имеет незначительную нерегуляр- ность в тракте передачи СВЧ-сигнала. Подключение дополнительного МПП 10 к торцу внутреннего проводника 3 коаксиального фидера выполняется точечной микросваркой 13.

Пример. Используется ДП 1 толщиной h 1,5 мм из материала ФАФ-4 с еп 2,6, а в качестве материала дополнительного слоя диэлектрика 8 используется полиимидная пленка марки ПМ-414 толщиной h 40 мкм или марки Kapton-H (США). В качестве клеевого слоя 9 используется клей КЧД-131-37, заменитель - эпоксидный клей ВК-9 с наполнителем нитридом бора. Для полиимида величина епр 3. МПП 3 и дополнительный МПП 10 изготавливается по тонкопленочной технологии методом фотолитографии. Конструкция ввода коаксиального фидера - жесткая или полужесткая. Закон р (I) изменения ширины дополнительного МПП 10 соответствует:

Р (0 tVt ь0; Ьмин; Ьмакс Ф еф;Јпр; еп; h; hnp|

(Zo(l),(1)

где Zo(l) - заданная максимально плавная функция изменения волнового сопротивления по тракту передачи СВЧ-сигнала; коаксиальный фидер - МПП 3; HanpnMeOv максимально плавными являются чебышев- ская, экспоненциальная, секансная и косе- кансная гиперболические. Значения функции Z0(l) по длине тракта изменяются величины 70,ф до ZO.A (в реальных антенных решетках: ZO.A Z0,ct). Методика синтеза функции (1), т.е. построения топологии дополнительного МПП 3 по заданной Z0(l) и остальным известным параметрам, входящим в (1),- нахождения вида р() и крайних ее значений Ьмин и Ьмакс - разработана на инженерном уровне.

Коаксиальной-полосковый соединитель антенной решетки работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал через коаксиальный фидер подается в точке А на центр дополнительного МПП 10 и далее, разделяясь, отводится через плавнорегулярные отрезки МПП 10 вправо и влево на МПП 3, от них - на делители и далее на излучатели антенной решетки. На участке АВ линия передачи является комбинированной: ортогональный переход от коаксиального фидера к несимметричной полосковой с проводником с плавноизменяющейся шириной. На участке левее и правее точек С - несимметричная регулярная полосковая линия.

Коаксиально-полосковый соединитель антенной решетки имеет следующие характеристики: в полосе частот 24% (центральная частота f0 12,785 ГГц) вносимые потери составляют 0,3-0,6 дБ и средний КСтИ S 1,20 - в пересчете на собственно коаксиально-полосковый соединитель с учетом последовательного подключения при изменениях вспомогательных соединителей.

Формула изобретения

Коаксиально-полосковый соединитель антенной решетки, содержащий диэлектрическую плату, на одной стороне которой расположен металлический экран, а на другой - металлический полосковый проводник, и коаксиальный фидер, продольная ось симметрии которого перпендикулярна диэлектрической плате, при этом внешний проводник коаксиального фидера подключен к металлическому экране, а внутренний через отверстие в диэлектрической плате к металлическому полосковому проводнику, отличающийся тем, что, с целью улучшения согласования и уменьшения потерь, отверстие в диэлектрической плате выполнено диаметром, равным диаметру внешнего проводника коаксиального фидера, через которое внешний проводник коаксиального фидера продолжен до плоскости внешней поверхности диэлектрической платы, введен дополнительный слой диэлектрика, рас0

5

положенный между внешней поверхностью диэлектрической платы и металлическим полосковым проводником, при этом его центр совпадает с точкой пересечения внутреннего проводника коаксиального фидера с плоскостью внешней поверхности диэлектрической платы, размеры превышают диаметр отверстия в диэлектрической плате, а толщина соизмерима с толщиной металлического полоскового проводника, металлический полосковый проводник выполнен из двух участков: первого, имеющего постоянную ширину и расположенного на внешней поверхности диэлектрической платы, и второго, размещенного на поверхности допол- нительного слоя диэлектрика, а коаксиальный фидер-металлический полосковый проводник постоянной ширины.

20